第一章第三節(jié) 化學反應熱的計算

1、第三節(jié)第三節(jié) 化學反應熱的計算化學反應熱的計算教學目標：教學目標： 掌握蓋斯定律并能進行化掌握蓋斯定律并能進行化學反應熱的簡單計算學反應熱的簡單計算思考：為什么在熱化學反應方程式中通思考：為什么在熱化學反應方程式中通常可不表明反應條件？常可不表明反應條件？強調(diào)：強調(diào)：正逆反應的反應熱效應數(shù)值相正逆反應的反應熱效應數(shù)值相等，符號相反。等，符號相反?！?”不能省去。不能省去。知識回顧知識回顧已知石墨的燃燒熱：已知石墨的燃燒熱：H=-393.5kJ/mol 1）寫出石墨的完全燃燒的熱化學方程式）寫出石墨的完全燃燒的熱化學方程式 2）二氧化碳轉化為石墨和氧氣的熱化學方程式）二氧化碳轉化為石墨和氧氣的熱

2、化學方程式應用：應用：熱化學方程式還可以表示理論可熱化學方程式還可以表示理論可進行實際難進行的化學反應進行實際難進行的化學反應思考思考 298K，101kPa時，合成氨反應的熱時，合成氨反應的熱化學方程式化學方程式:N2(g)+3H2(g)=2NH3(g);H = -92.38kJ/mol 在該溫度下，取在該溫度下，取1 mol N2(g)和和3 mol H2(g)放在一密閉容器中，在催化劑存在進放在一密閉容器中，在催化劑存在進行反應，測得反應放出的熱量總是少于行反應，測得反應放出的熱量總是少于92.38kJ，其原因是什么？，其原因是什么？ 該反應是該反應是可逆反應可逆反應，在密閉容器中進，在

3、密閉容器中進行該反應將達到平衡狀態(tài)，行該反應將達到平衡狀態(tài)， 1 mol N2(g)和和3 mol H2(g)不能完全反應不能完全反應生成生成2 mol NH3(g)，因而放出的熱量總小于，因而放出的熱量總小于92.38kJ如何測定如下反應如何測定如下反應: : C(s)+1/2O2(g)=CO(g) 的反應熱的反應熱H1能直接測定嗎？如何測？能直接測定嗎？如何測？若不能直接測，怎么辦？若不能直接測，怎么辦？思考思考計算計算1.蓋斯定律的內(nèi)容蓋斯定律的內(nèi)容:不管化學反應是一步不管化學反應是一步完成或分幾步完成完成或分幾步完成,其反應熱相同。換句其反應熱相同。換句話說話說,化學反應的反應熱只與反

4、應體系的化學反應的反應熱只與反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關始態(tài)和終態(tài)有關,而與反應的途徑無關。而與反應的途徑無關。2.蓋斯定蓋斯定律直觀化律直觀化HH1+H2 CO(g)C(s)CO2(g)H1H3H2實例實例1C(s)+1/2O2(g) = CO(g) H1？CO(g)+1/2O2(g) = CO2(g) H2-283.0 kJ/molC(s)+O2(g) = CO2(g) H3-393.5 kJ/mol+)H1 + H2 = H3 H1 = H3 H2 = -393.5 kJ/mol (-283.0 kJ/mol) = -110.5 kJ/mol如何測定如下反應如何測定如下反應: : C(s)+

5、1/2O2(g)=CO(g) 的反應熱的反應熱H1能直接測定嗎？如何測？能直接測定嗎？如何測？若不能直接測，怎么辦？若不能直接測，怎么辦？思考思考計算計算C(s)+1/2O2(g)=CO(g); H1 -110.5 kJ/mol下列數(shù)據(jù)表示下列數(shù)據(jù)表示H2的燃燒熱嗎？的燃燒熱嗎？Why？ H2(g)+1/2O2(g) = H2O (g) H1241.8kJ/mol H2O(g) = H2O (l) H244 kJ/mol已知已知 H2(g)+1/2O2(g) = H2O (l) HH1 H2285.8kJ/mol實例實例2 有些化學反應進行很慢或不易直接發(fā)有些化學反應進行很慢或不易直接發(fā)生，生

6、，很難直接測得很難直接測得這些反應的這些反應的反應熱反應熱，可，可通過蓋斯定律獲得它們的反應熱數(shù)據(jù)。通過蓋斯定律獲得它們的反應熱數(shù)據(jù)。2 2蓋斯定律的應用蓋斯定律的應用關鍵：關鍵：目標方程式的目標方程式的“四則運算式四則運算式”的導的導出出方法：方法： 1.寫出目標方程式確定寫出目標方程式確定“過渡物質(zhì)過渡物質(zhì)” (要消去的物質(zhì)要消去的物質(zhì)) 2. 然后用消元法逐一消去然后用消元法逐一消去“過渡物質(zhì)過渡物質(zhì)”，導出，導出“四則運算式四則運算式”。蓋斯簡介蓋斯簡介【例【例1】已知】已知 CO(g) + 1/2 O2(g) = CO2(g) ; H1= 283.0 kJ/mol H2(g) + 1

7、/2 O2(g) = H2O(l) ; H2= 285.8 kJ/mol C2H5OH(l) + 3 O2(g) = 2 CO2(g) + 3H2O(l); H3=-1370 kJ/mol試計算試計算: 2CO(g) 4 H2(g) = H2O(l) C2H5OH (l) 的的H【解】：【解】：2 + 4 - = HH12 H24 H3 283.22 285.84 1370 339.2 kJ/mol例例2：寫出石墨變成金剛石的熱化學方程：寫出石墨變成金剛石的熱化學方程式式 (25,101kPa時時)說明說明： （1）可以在書中查找需要的數(shù)據(jù)可以在書中查找需要的數(shù)據(jù) （2）并告訴大家你設計的理由

8、。）并告訴大家你設計的理由。查燃燒熱表知：查燃燒熱表知：C(石墨，石墨，s)+O2(g)= CO2(g) H1=-393.5kJ/molC(金剛石，金剛石，s)+O2(g)= CO2(g) H2=-395.0kJ/mol 解解:- 得：得： C(石墨，石墨，s)= C(金剛石，金剛石，s) ; H=+1.5kJ/mol 觀察該熱化學方程式，回答觀察該熱化學方程式，回答：金剛石能自：金剛石能自動變成石墨嗎？需要什么條件？動變成石墨嗎？需要什么條件？ 若金剛石、石墨共若金剛石、石墨共1mol混合在氧氣中燃燒混合在氧氣中燃燒,產(chǎn)產(chǎn)熱熱QKJ,則兩者的物質(zhì)的量之比為則兩者的物質(zhì)的量之比為:Q-393.

9、5395-Q你知道神六的火箭燃料是什么嗎？你知道神六的火箭燃料是什么嗎？例例3：某次發(fā)射火箭，用：某次發(fā)射火箭，用N2H4（肼）在（肼）在NO2中燃燒，生成中燃燒，生成N2、液態(tài)、液態(tài)H2O。已知：。已知： N2(g)+2O2(g) = 2NO2(g) ; H1=+67.2kJ/mol N2H4(g)+O2(g) = N2(g)+2H2O(l); H2=-534kJ/mol 假如都在相同狀態(tài)下，請寫出發(fā)射火箭假如都在相同狀態(tài)下，請寫出發(fā)射火箭反應的熱化學方程式。反應的熱化學方程式。2 N2H4(g)+ 2NO2(g) = 3N2(g)+4H2O(l) ; H=-1135.2kJ/mol 例例4

10、：已知：已知：CH (g) + 2O2(g)= CO2 (g) + 2H2 O (l); H= -Q1 KJ/mol2H2（g）+O2（g） = 2H2 O （g）; H= -Q2 KJ/mol2H2（g）+O2（g） = 2H2 O （l）; H=- Q3 KJ/mol 常溫下常溫下,取體積比取體積比4:1的甲烷和氫氣的的甲烷和氫氣的混合氣體混合氣體11.2L(標況標況),經(jīng)完全燃燒恢復常溫經(jīng)完全燃燒恢復常溫,放出的熱為放出的熱為:0.4Q1+0.05Q3 1. 已知已知25、101kPa下，石墨、金剛石下，石墨、金剛石燃燒的熱化學方程式分別為：燃燒的熱化學方程式分別為： 據(jù)此判斷，下列說法

11、正確的是（據(jù)此判斷，下列說法正確的是（ ） A. 由石墨制備金剛石是吸熱反應；等質(zhì)量由石墨制備金剛石是吸熱反應；等質(zhì)量時，石墨的能量比金剛石的低時，石墨的能量比金剛石的低 B. 由石墨制備金剛石是吸熱反應；等質(zhì)量由石墨制備金剛石是吸熱反應；等質(zhì)量時，石墨的能量比金剛石的高時，石墨的能量比金剛石的高; C. 由石墨制備金剛石是放熱反應；等質(zhì)量由石墨制備金剛石是放熱反應；等質(zhì)量時，石墨的能量比金剛石的低時，石墨的能量比金剛石的低 D. 由石墨制備金剛石是放熱反應；等質(zhì)量由石墨制備金剛石是放熱反應；等質(zhì)量時，石墨的能量比金剛石的高時，石墨的能量比金剛石的高12251.393)()(molkJHgCO

12、gOsC；石墨，12241.395)()(molkJHgCOgOsC；金剛石，AC(石墨，石墨，s)+O2(g)= CO2(g) H1=-393.5kJ/molC(金剛石，金剛石，s)+O2(g)= CO2(g) H2=-395.0kJ/mol練練 2. 在在100 g 碳不完全燃燒所得氣體中，碳不完全燃燒所得氣體中，CO占占1/3體積，體積，CO2占占2/3體積，且體積，且C(s) +1/2O2(g) = CO(g)； = 110.35 kJ/molCO(g) + 1/2O2(g) = CO2(g)； = 282.57 kJ/mol與這些碳完全燃燒相比，損失的熱量是與這些碳完全燃燒相比，損失

13、的熱量是( )A.392.92 kJ B. 2489.44 kJ C. 784.92 kJ D. 3274.3 kJHHC練練二反應熱的計算：二反應熱的計算： 利用反應熱的概念、蓋斯定律、利用反應熱的概念、蓋斯定律、熱化學方程式進行有關反應熱的計熱化學方程式進行有關反應熱的計算算: :題型一：有關熱化學反應方程式的題型一：有關熱化學反應方程式的的含義及書寫的含義及書寫題型二：燃燒熱、中和熱的判斷、題型二：燃燒熱、中和熱的判斷、求算及測量求算及測量具體內(nèi)容具體內(nèi)容:1. 已知一定量的物質(zhì)參加反應放出的熱量，已知一定量的物質(zhì)參加反應放出的熱量，寫出其熱化學反應方程式。寫出其熱化學反應方程式。2、有

14、關反應熱的計算、有關反應熱的計算:（1）蓋斯定律及其應用）蓋斯定律及其應用 （2） 根據(jù)一定量的物質(zhì)參加反應放出的熱根據(jù)一定量的物質(zhì)參加反應放出的熱量（或根據(jù)已知的熱化學方程式），進行量（或根據(jù)已知的熱化學方程式），進行有關反應熱的計算或比較大小。有關反應熱的計算或比較大小。 (3)利用鍵能計算反應熱利用鍵能計算反應熱課本課本P12 例例1：【解】鈉與氯氣起反應的化學方程式如下Na(s) + 1/2Cl2(g) = NaCl (s)23g/mol H 1.0g 17.87kJH23g/mol(17.87kJ) 1.0g 411kJ/mol答：略注意熱化學方程式正確書寫，特別注意熱化學方程式正確

15、書寫，特別注意有關單位的正確書寫注意有關單位的正確書寫。課本課本P12 例例2：【解】C2H6O(l) + 3O2(g)= 2CO2(g) 3H2O (l) 46g/mol 1366.8kJ/mol 1000g XX(1366.8kJ/mol 1000g)/ 46g/mol 29710kJ答：答：1kg乙醇燃燒后放出乙醇燃燒后放出29710kJ熱量熱量設設1kg乙醇燃燒后放出的熱量為乙醇燃燒后放出的熱量為X已知：已知： 欲得到相同的熱量，需分別燃燒固體欲得到相同的熱量，需分別燃燒固體碳和氫氣的質(zhì)量比約為碳和氫氣的質(zhì)量比約為( ) A. 2:3.25 B. 12:3.25 C. 1:1 D. 3

16、93.5:241.8)()()(22gCOgOsCmolkJH/5 .393)()(21)(222lOHgOgHmolkJH/8 .241B變式練習1 變式練習變式練習2 氫氣、一氧化碳、辛烷、甲烷的熱氫氣、一氧化碳、辛烷、甲烷的熱化學方程式分別為：化學方程式分別為：H2(g)1/2O2(g)H2O(l)；H285.8kJ/molCO(g)1/2O2(g)CO2(g)；H283.0kJ/molC8H18(l)25/2O2(g)8CO2(g)9H2O(l)； H5518kJ/molCH4(g)2O2(g)CO2(g)2H2O(l)； H890.3kJ/mol 相同質(zhì)量的氫氣、一氧化碳、辛烷、甲烷

17、相同質(zhì)量的氫氣、一氧化碳、辛烷、甲烷完全燃燒時放出熱量最少的是完全燃燒時放出熱量最少的是( ) A. H2(g) B. CO(g) C. C8H18(l) D. CH4(g)B1已知：已知：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H=571.6kJ/mol CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) H=283.0kJ/mol 某某H2和和CO的混合氣體完全燃燒時放的混合氣體完全燃燒時放出出113.74kJ熱量，同時生成熱量，同時生成3.6g液態(tài)水，液態(tài)水，求原混合氣體中求原混合氣體中H2和和CO的物質(zhì)的量之的物質(zhì)的量之比比課堂練習：列方程求解列方程求解 若取金剛石和石墨的混合晶體共若取金剛

18、石和石墨的混合晶體共1mol在在O2中完全燃燒，產(chǎn)生的熱量為中完全燃燒，產(chǎn)生的熱量為Q kJ，則金剛石和石墨的物質(zhì)的量之，則金剛石和石墨的物質(zhì)的量之比為：比為： 。2已知金剛石和石墨在氧氣中完全燃燒已知金剛石和石墨在氧氣中完全燃燒的熱化學方程式為：的熱化學方程式為： C(金剛石、金剛石、s)+O2(g) = CO2(g) H1395.41kJ/mol C(石墨、石墨、s)+O2(g) = CO2(g) H2393.51kJ/mol課堂練習：課堂練習：課堂練習：課堂練習：3已知膽礬溶于水時溶液溫度降低，已知膽礬溶于水時溶液溫度降低，膽礬分解的熱化學方程式為：膽礬分解的熱化學方程式為：CuSO45

19、H2O(s) = CuSO4(s)+5H2O(l) H=+Q1kJ/mol 室溫下，若將室溫下，若將1mol無水硫酸銅溶解為溶液無水硫酸銅溶解為溶液時放熱時放熱Q2kJ，則（，則（ ）AQ1Q2 BQ1=Q2CQ1Q2 D無法確定無法確定A設計合理的反應過程，注意反設計合理的反應過程，注意反應熱的正、負號！應熱的正、負號！蓋斯定律的靈活應用蓋斯定律的靈活應用布置作業(yè)布置作業(yè): P.13 1.2.3.4.5.6.7.8.9.10做在作業(yè)本上做在作業(yè)本上 G.H.Germain Henri Hess (18021850)俄國俄國化學家。化學家。1802年年8月月7日生于瑞士日內(nèi)瓦，日生于瑞士日內(nèi)瓦

20、，1850年年12月月12日卒于俄國圣彼得堡日卒于俄國圣彼得堡(現(xiàn)為列寧格勒現(xiàn)為列寧格勒)。3歲隨父僑居俄國歲隨父僑居俄國,并在俄國受教育。并在俄國受教育。1825年于多年于多爾帕特大學獲醫(yī)學專業(yè)證書，同時受到了化學和爾帕特大學獲醫(yī)學專業(yè)證書，同時受到了化學和地質(zhì)學的基礎教育。地質(zhì)學的基礎教育。18261827年，在斯德哥爾年，在斯德哥爾摩摩J.J.貝采利烏斯的實驗室工作并從其學習化學。貝采利烏斯的實驗室工作并從其學習化學?；囟韲笤跒趵瓲栕鞯刭|(zhì)勘探工作，后在伊爾庫回俄國后在烏拉爾作地質(zhì)勘探工作，后在伊爾庫茨克做醫(yī)生并研究礦物。茨克做醫(yī)生并研究礦物。1830年當選為圣彼得堡年當選為圣彼得堡科學院院士，專門研究化學，任圣彼得堡工藝學科學院院士，專門研究化學，任圣彼得堡工藝學院理論化學教授并在中央師范學院和礦業(yè)學院講院理論化學教授并在中央師范學院和礦業(yè)學院講授化學。授化學。1838年成為俄國科學院院士。年成為俄國科學院院士。蓋斯簡介